NB-IoT网络架构、数据传输优化方案.docx

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1、此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除NB-IoT网络架构、数据传输优化方案NB-IoT的引入，给LTE/EPC网络带来了很大的改进要求。传统的LTE网络的设计主要是为了适应宽带移动互联网的需求，即为用户提供高带宽、高响应速度的上网体验。但是，NB-IoT却具有显著的区别：终端数量众多、终端节能要求高（现有LTE信令流程可能导致终端耗能高）、以小包收发为主（会导致网络信令开销远远大于数据载荷传输本身大小）、可能有非格式化的Non-IP数据（无法直接传输）等。为了适应NB-IoT终端的接入需求，

2、3GPP对网络整体架构和流程进行了增强，提出了一些解决方案，这主要包括如何适配小包业务的传输、无线侧怎么适配、怎么解决Non-IP数据的传输、怎么传输SMS短信业务等。1  NB-IoT总体网络架构NB-IoT的端到端系统架构如下图所示。»NB-IoT终端：通过空口连接到基站。»eNodeB：主要承担空口接入处理，小区管理等相关功能，并通过S1-lite接口与IoT核心网进行连接，将非接入层数据转发给高层网元处理。这里需要注意，NB-IoT可以独立组网，也可以与EUTRAN融合组网（在讲双工方式的

3、时候谈到过，NB仅能支持FDD哦，所以这里必定跟FDD融合组网）»IoT核心网：承担与终端非接入层交互的功能，并将IoT业务相关数据转发到IoT平台进行处理。同理，这里可以NB独立组网，也可以与LTE共用核心网。此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除需要注意的是，这里笼统的写成IoT核心网那是偷懒且毫不负责任的写法，下文将就此进行详细介绍，这里涉及到较多的技术细节。»IoT平台：汇聚从各种接入网得到的IoT数据，并根据不同类型转发至相应的业务应用器进行处理。»应用服务器：是

4、IoT数据的最终汇聚点，根据客户的需求进行数据处理等操作。2 NB-IoT中UP和CP优化传输方案大PK为了适配NB-IoT的数据传输特性，协议上引入了CP和UP两种优化传输方案，即controlplaneCIoTEPSoptimization和userplaneCIoTEPSoptimization。CP方案通过在NAS信令传递数据，UP方案引入RRCSuspend/Resume流程，均能实现空口信令交互减少，从而降低终端功耗。需要说明的是CP方案又称为DataoverNAS，UP方案又称为Da

5、taoverUserPlane。将以上总体架构图进行细化，如下：上图中说明几点：1)SCEF称为服务能力开放平台，为新引入网元。2)在实际网络部署时，为了减少物理网元的数量，可以将部分核心网网元（如MME、SGW、PGW）合一部署，称为CIoT服务网关节点C-SGN，如虚框中所示。从这里也可以看出，PGW可以合设，也可以集成到C-SGN中来，图中标示的为PGW单独设置。此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除3)ControlplaneCIoTEPSoptimization不

6、需要建立数据无线承载DRB，直接通过控制平面高效传送用户数据（IP和non-IP）和SMS。NB-IoT必须支持CP方案，小数据包通过NAS信令随路传输至MME，然后发往T6a或S11接口。这里实际上得出在CP传输模式下，有两种传输路径，梳理如下：»UE—MME—SCEF—CIoTServices;»UE—MME—SGW/PGW—CIoTServices。4)UserplaneCIoTEPSoptimization，通过新定义的挂起和恢复流程，使得UE不需要发起servicerequest过程就能

7、够从EMM-IDLE状态迁移到EMM-CONNECTED状态，(相应地RRC状态从IDLE转为CONNECTED)，从而节省相关空口资源和信令开销。这里分两层意思：一是UP方式需要建立数据面承载S1-U和DRB（类似于LTE），小数据报文通过用户面直接进行传输；二是在无数据传输时，UE/eNodeB/MME中该用户的上下文挂起暂存，有数据传输时快速恢复。2.1 CP和UP方案传输路径对比见以上分析，不赘述。2.2CP和UP协议栈对比2.2.1CP方案的控制面协议栈UE和eNodeB间不需要建立DR

8、B承载，没有用户面处理。此文档仅供学习与交流此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除CP方案在UE和eNodeB间不需要启动安全功能，空口数据传输的安全性由NAS层负责。因此空口协议栈中没有PDCP层，RLC层与RRC层直接交互。上行数据在上行RRC消息包含的NAS消息中携带，下行数据在下行RRC消息包含的NAS消息中携带。2.2.2 UP方案的控制面协议栈上下行数据通过DRB承载携带，需要启用空口协议栈中PDCP层提供AS层安全模式。2.3 信令流程对比下图为LTE、 CP方案